Rapport sur l'état de l’eau et des écosystèmes aquatiques au Québec

Quelle est la situation et quelles sont les causes?

La qualité de l'eau de l'estuaire et du golfe du Saint-Laurent

L’estuaire et le golfe du Saint-Laurent reçoivent les eaux douces du fleuve Saint-Laurent, de la rivière Saguenay et des nombreuses rivières de la Côte-Nord et de la Basse-Côte-Nord ainsi que, en moindre importance, celles des cours d’eau de la Gaspésie et du Nouveau-Brunswick. Les eaux salées proviennent pour leur part des océans Arctique et Atlantique, par les courants du Labrador et du Gulf Stream. La rencontre de ces masses d’eau distinctes contribue au caractère particulier de ce grand écosystème marin. À cela s’ajoutent des facteurs d’origines naturelle et humaine qui transforment l’écosystème et interviennent dans la qualité chimique, physique et biologique des eaux.

Des problèmes de prolifération d’algues rouges ainsi que d’acidification et d’appauvrissement en oxygène dissous des eaux profondes sont des manifestations importantes de la dégradation de la qualité de l’eau dans certains secteurs de l’estuaire et du golfe.

La prolifération d’algues rouges dans l’estuaire

L’algue toxique microscopique Alexandrium tamarense, responsable des marées rouges, est naturellement présente dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Cette algue produit une toxine qui s’attaque au système nerveux des poissons, des oiseaux et des mammifères et dont l’action est paralysante1.

Photo 1. Marée rouge de l’été 2008 dans l’estuaire du Saint-Laurent, au large de Sainte-Flavie (Michel Starr, IML)

À l’été 2008, le phénomène de marée rouge a été observé à l’embouchure du fjord du Saguenay et sur la rive sud de l’estuaire, entre Rivière-du-Loup et Rimouski2 (photo 1). Cette prolifération massive aurait été favorisée par des pluies abondantes suivies de températures clémentes et de vents faibles1. Les pluies et le ruissellement sur les terres ont gonflé les eaux des tributaires du Saint-Laurent, provoquant du même coup une baisse de la salinité des eaux de l’estuaire et une hausse des substances nutritives1. Les vents faibles ont pour leur part créé un milieu plus stable, permettant à l’algue, notamment, de se maintenir à la surface pour profiter de la lumière du jour.

Cette marée rouge de l’été 2008 a engendré un taux de mortalité record pour la faune fréquentant l’estuaire du Saint-Laurent1. Ainsi, près d’une centaine de phoques, huit marsouins communs, au moins dix bélugas et plusieurs oiseaux marins ont été retrouvés morts sur les rives de l’estuaire3. L’analyse des carcasses appuie l’hypothèse d’une intoxication par l’algue microscopique1, 4.

La floraison d’algues Alexandrium tamarense n’est pas un phénomène inhabituel. Elle se produit annuellement dans plusieurs endroits de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent, généralement durant les mois d’été5. Par contre, la floraison de 2008 s’est démarquée par son étendue spatiale, sa forte concentration et l’importante mortalité d’espèces fauniques qu’elle a entraînée3. La fréquence et l’ampleur des marées rouges seraient en hausse partout dans le monde, notamment en raison des changements climatiques1.

Les eaux profondes de l’estuaire et du golfe s’appauvrissent en oxygène et deviennent plus acides

Des changements importants sont observés dans les eaux profondes du Saint-Laurent : elles s’appauvrissent en oxygène et deviennent plus acides. Plusieurs facteurs sont avancés pour expliquer ces phénomènes, chacun y contribuant dans des proportions variées; le changement dans la circulation des courants océaniques et les apports en nutriments sont les principaux.

L’oxygène est à la baisse dans les eaux profondes

Les eaux très profondes de l’estuaire maritime, entre Matane et Les Escoumins, ont montré une perte de 50 % de leur teneur en oxygène entre 1930 et 20036. En 2003, les teneurs en oxygène dissous étaient inférieures à 2 mg/l, équivalant à 30 % de saturation en oxygène, seuil sous lequel de nombreuses espèces fauniques aquatiques ne peuvent survivre6 (carte 1). À ce rythme, les eaux profondes de l’estuaire maritime pourraient connaître un état d’anoxie d’ici une cinquantaine d’années : cette situation correspondrait à un milieu sans oxygène où toutes les formes de vie pourraient disparaître, excepté quelques microorganismes7. Entre 2003 et 2010, aucune dégradation supplémentaire des concentrations d’oxygène n’a cependant été observée dans les eaux profondes de l’estuaire maritime, au large de Rimouski3.


Carte 1. Pourcentage de saturation d’oxygène dans les eaux profondes de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent au cours des étés 2004 et 2005adaptée de 8

La situation dans le golfe est moins grave que dans l’estuaire7. Toutefois, certaines zones à 200 m ou plus de profondeur présentaient en 2004‑2005 des eaux dont la concentration d’oxygène était inférieure à 3 mg/l, donc proche du seuil de 2 mg/l6. Ces zones couvrent environ 10 % de la superficie du golfe, soit 21 500 km26 (carte 1). Elles sont principalement localisées à la tête des chenaux d’Anticosti et d’Esquiman, dans le nord-est du golfe9.

Un réchauffement climatique planétaire ou des variations cycliques naturelles du climat9 pourraient être à l’origine d’un changement dans les apports océaniques pénétrant dans le Saint-Laurent et, conséquemment, de la baisse d’oxygène observée dans les eaux profondes. En effet, dans les années 1930, les eaux profondes de l’estuaire étaient alimentées à 72 % par les eaux plus froides et plus oxygénées du courant du Labrador, pénétrant dans le golfe par les détroits de Belle-Isle et de Cabot, et à 28 % par les eaux plus chaudes et moins oxygénées du Gulf Stream, pénétrant dans le golfe par le détroit de Cabot8. Au milieu des années 1980, ces proportions atteignaient respectivement 53 % et 47 %8.

Les apports plus importants en eau moins oxygénée et plus chaude venant du Gulf Stream seraient responsables d’une large part de la baisse en oxygène dans les eaux profondes du Saint-Laurent et expliqueraient aussi la hausse de la température des eaux profondes de l’estuaire maritime8, 9. Entre 1930 et 1990, la température des eaux de fond de l’estuaire maritime a gagné 1,7 °C10. Cette augmentation de la température contribue aussi à la baisse en oxygène puisque des eaux plus chaudes favorisent la décomposition bactérienne11. Lorsque les bactéries décomposent la matière organique présente dans les sédiments et les eaux profondes, elles consomment l’oxygène et en réduisent alors la concentration9, 12. Plus il y a de matières organiques à décomposer, plus le travail des bactéries est important et plus l’impact sur la concentration en oxygène dans l’eau est grand. Or, l’apport de matières organiques dans les eaux profondes du Saint-Laurent semble s’être accéléré depuis les années 196013. Le phénomène pourrait être associé à une plus forte productivité primaire en surface, favorisée par des apports en nitrates dans le bassin versant, qui causerait alors une augmentation du flux de matières organiques de la surface vers le fond marin. Il pourrait aussi découler d’une plus grande quantité de matières organiques transportées par les cours d’eau vers le Saint-Laurent8.

Les nitrates sont naturellement présents en milieu marin. Dans les eaux de surface du Saint-Laurent, ils proviennent en grande partie de phénomènes naturels, soit la remontée des eaux profondes à la tête du chenal Laurentien, près de Tadoussac, et le mélange vertical intense des eaux qui, sous l’effet des grands vents d’automne, ramène des nitrates en surface. Ces éléments nutritifs sont bénéfiques à la croissance et à la productivité des algues et du phytoplancton. Toutefois, lorsque la concentration en nitrates augmente en raison, par exemple, d’activités humaines, la production de phytoplancton à la surface de l’eau est accélérée. Ce phytoplancton nourrit le zooplancton, lequel nourrit d’autres organismes. Lorsqu’ils meurent, ces organismes coulent vers les eaux profondes et se déposent sur les fonds marins. D’importantes quantités de bactéries s’activent alors pour décomposer ces débris organiques, consommant ainsi l’oxygène dissous dans l’eau9, 14.

En été, environ 80 % des nitrates dans les eaux de surface de l’estuaire maritime provient du phénomène naturel se produisant dans la région de Tadoussac. L’autre 20 % proviendrait des eaux enrichies en nitrates du fleuve Saint-Laurent, notamment à la suite du ruissellement de l’eau de pluies sur les terres agricoles et sur les pelouses fertilisées en milieu urbain. En avril, après la fonte des neiges, cette proportion s’avérerait même plus importante, alors que la concentration en nitrates du fleuve est typiquement quatre fois plus élevée qu’en août8. Ainsi, selon le mois de l’année, entre 15 % et 50 % des apports de nitrates vers les eaux de surface de l’estuaire maritime et du golfe proviendrait du fleuve Saint-Laurent. Ces apports pourraient contribuer à la productivité primaire dans l’estuaire maritime et même plus en aval, dans le golfe du Saint-Laurent8.

Photo 2. Fonds marins habités de l’estuaire du Saint-Laurent : étoile de mer polaire, anémone plumeuse et oursin vert (Louis Falardeau)

La disponibilité de l’oxygène dissous est une condition essentielle pour les organismes qui vivent sous l’eau. Les impacts d’un déficit en oxygène sur la faune marine se manifestent entre autres par un taux de croissance plus faible, une diminution du succès de reproduction et une augmentation de la mortalité8. Ils affectent plus particulièrement les espèces de fonds comme les crustacés et les échinodermes, tels que les oursins et les étoiles de mer qui, par leur plus faible mobilité, ne peuvent se soustraire à ces conditions défavorables3 (photo 2).

Les eaux profondes s’acidifient

En plus de s’appauvrir en oxygène, les eaux profondes de l’estuaire maritime du Saint-Laurent s’acidifient, bien que leur pH demeure au-dessus de 7. Dans les années 1930, le pH mesuré à plus de 200 m dans les profondeurs de l’estuaire maritime du Saint-Laurent était d’environ 7,9, alors qu’en 2007, il atteignait des valeurs de 7,65 à 7,63. Cette différence d’environ 0,3 point sur l’échelle de pH peut paraître minime, mais elle correspond en fait à une augmentation du double de la concentration en acide puisque le pH est mesuré selon une échelle logarithmique.

Tout comme pour la baisse d’oxygène, l’acidification des eaux profondes de l’estuaire maritime du Saint-Laurent est reliée à une décomposition bactérienne accrue sur les fonds marins. Rappelons que cette accentuation de la décomposition a deux causes. D’une part, elle résulte d’une hausse de la température de l’eau suite à la modification de la circulation des courants océaniques. D’autre part, elle découle de l’augmentation des quantités de matières organiques accumulées sur les fonds marins, laquelle pourrait être associée à une hausse de la production végétale et animale, dans un environnement enrichi par les nutriments, et aux apports de matière organique provenant des rivières du bassin versant du Saint-Laurent. Une augmentation de l’activité bactérienne, qui a un impact sur les concentrations en oxygène dans l’eau, a aussi une incidence sur l’acidité de l’eau. En effet, la décomposition bactérienne des matières organiques dans les eaux profondes et sur les fonds marins exige de l’oxygène et libère du dioxyde de carbone (CO2). Ce CO2 produit par l’activité des bactéries réagit avec les molécules d’eau pour produire de l’acide carbonique qui, une fois dissocié, libère les ions d’hydrogène responsables de l’acidification des eaux9.

D’autres facteurs peuvent contribuer à acidifier les eaux profondes du Saint-Laurent, notamment les eaux océaniques plus acides qu’autrefois. Les masses d’eau océaniques absorbent de façon naturelle le CO2 présent dans l’air, dont le CO2 généré par les activités humaines. Depuis la période préindustrielle, les masses d’eau océaniques auraient absorbé environ le tiers du CO2 émis dans l’air, entraînant leurs eaux vers un état toujours plus acide15. En pénétrant dans le Saint-Laurent, ces eaux océaniques plus acides pourraient contribuer, en partie, à acidifier les eaux profondes du Saint-Laurent.

Photo 3. Fonds marins habités par le crabe commun, un crustacé de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent (Jean-Guy Béliveau)

Certains organismes marins qui produisent des coquilles ou des squelettes, notamment les coraux, les mollusques et les crustacés (photo 3), auraient de la difficulté à former leurs parties calcifiées dans des environnements plus acides, comme ceux observés dans les eaux profondes et pauvres en oxygène du Saint-Laurent9.

Références

1 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « La marée rouge de 2008 : une mortalité faunique record ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/publications/article/2011/04-05-11-fra.html]. Page consultée le 14 mai 2013.

2 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « Floraison d’algues toxiques dans l’estuaire du Saint-Laurent ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/media/npress-communique/2008/qr-rq46-fra.htm]. Page consultée le 15 mai 2013.

3 – DUFOUR, R., H. BENOÎT, M. CASTONGUAY, J. CHASSÉ, L. DEVINE, P. GALBRAITH, M. HARVEY, P. LAROUCHE, S. LESSARD, B. PETRIE, L. SAVARD, C. SAVENKOFF, L. ST‑AMAND et M. STARR. 2010. Rapport sur l’état et les tendances de l’écosystème : écozone de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Pêches et Océans Canada, Secrétariat canadien de consultation scientifique, 187 p. [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/CSAS/Csas/publications/resdocs-docrech/2010/2010_030_b.pdf].

4 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « Floraison d’algues toxiques dans l’estuaire du Saint-Laurent : conclusions des experts ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/media/back-fiche/2008/algae-algues-fra.htm]. Page consultée le 15 mai 2013.

5 – WEISE, A. M., M. LEVASSEUR, F. J. SAUCIER, S. SENNEVILLE, E. BONNEAU, S. ROY, G. SAUVÉ, S. MICHAUD et J. FAUCHOT. 2002. « The link between precipitation, river runoff, and blooms of the toxic dinoflagellate Alexandrium tamarense in the St. Lawrence ». Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, vol. 59, no 3, p. 464‑473.

6 – PLAN SAINT-LAURENT. 2009. « L’estuaire retient son souffle ». [En ligne]. [http://www.planstlaurent.qc.ca/archives/articles/2009/1_20090226_hypox_f.html]. Page consultée le 5 décembre 2012.

7 – QUÉBEC OCÉAN. 2011. Le Saint-Laurent manque d’oxygène. Université Laval, Groupe interinstitutionnel de recherches océanographiques du Québec, 2 p. [En ligne]. [http://www.quebec-ocean.ulaval.ca/pdf_xls_files/Fiche2.pdf].

8 – GILBERT, D., D. CHABOT, P. ARCHAMBAULT, B. RONDEAU et S. HÉBERT. 2007. « Appauvrissement en oxygène dans les eaux profondes du Saint-Laurent marin : causes possibles et impacts écologiques ». Le naturaliste canadien, vol. 131, no 1, p. 67‑75. [En ligne]. [http://www.provancher.qc.ca/upload/file/131_1%20p%2067-75(1).pdf].

9 – BENOÎT, H. P., J. A. GAGNÉ, C. SAVENKOFF, P. OUELLET et M.‑N. BOURRASSA (éd.). 2012. Rapport sur l’état des océans pour la zone de gestion intégrée du golfe du Saint-Laurent (GIGSL). Pêches et Océans Canada, Rapport manuscrit canadien des sciences halieutiques et aquatiques 2986, 79 p. [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/Library/346696.pdf].

10 – GILBERT, D., B. SUNDBY, C. GOBEIL, A. MUCCI et G.‑H. TREMBLAY. 2005. « A seventy-two-year record of diminishing deep-water oxygen in the St. Lawrence estuary: The northwest Atlantic connection ». Limnology and Oceanography, vol. 50, no 5, p. 1654‑1666. [En ligne]. [http://gizmo.geotop.uqam.ca/mucciA/Gilbert_et_al_LO_2005.pdf].

11 – WETZEL, R. G. 2001. Limnology: Lake and River Ecosystems, Third Edition. Academic Press, Londres, 1006 p.

12 – BOURGAULT, D., F. CYR, P. S. GALBRAITH et E. PELLETIER. 2012. « Relative importance of pelagic and sediment respiration in causing hypoxia in a deep estuary ». Journal of Geophysical Research, vol. 117, C08033, 13 p.

13 – THIBODEAU, B., A. DE VERNAL et A. MUCCI. 2006. « Recent eutrophication and consequent hypoxia in the bottom waters of the Lower St. Lawrence Estuary: Microapaleontological and geochemical evidence ». Marine Geology, vol. 231, no 1‑4, p. 37‑50. [En ligne]. [http://www.geotop.ca/pdf/devernalA/Thibodeau_et_al_MG_2006.pdf].

14 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « Les zones mortes vont-elles s’étendre dans le fleuve Saint-Laurent? ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/publications/article/2005/01-12-2005-fra.htm]. Page consultée le 14 février 2014.

15 – SABINE, C. L., R. A. FEELY, N. GRUBER, R. M. KEY, K. LEE, J. L. BULLISTER, R. WANNIKHOF, C. S. WONG, D. W. R. WALLACE, B. TILBROOK, F. J. MILLERO, T.‑H. PENG, A. KOZYR, T. ONO et A. F. RIOS. 2004. « The Oceanic Sink for Anthropogenic CO2 ». Science, vol. 305, no 5682, p. 367‑371.

En savoir plus

Le groupe interinstitutionnel de recherches océanographiques du Québec (Québec OCÉAN) : http://www.quebec-ocean.ulaval.ca/fiches.php

Répercussions des nouveaux enjeux climatiques : http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/oceanography-oceanographie/impacts/index-fra.html

 Références

1 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « La marée rouge de 2008 : une mortalité faunique record ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/publications/article/2011/04-05-11-fra.html]. Page consultée le 14 mai 2013.

2 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « Floraison d’algues toxiques dans l’estuaire du Saint-Laurent ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/media/npress-communique/2008/qr-rq46-fra.htm]. Page consultée le 15 mai 2013.

3 – DUFOUR, R., H. BENOÎT, M. CASTONGUAY, J. CHASSÉ, L. DEVINE, P. GALBRAITH, M. HARVEY, P. LAROUCHE, S. LESSARD, B. PETRIE, L. SAVARD, C. SAVENKOFF, L. ST‑AMAND et M. STARR. 2010. Rapport sur l’état et les tendances de l’écosystème : écozone de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Pêches et Océans Canada, Secrétariat canadien de consultation scientifique, 187 p. [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/CSAS/Csas/publications/resdocs-docrech/2010/2010_030_b.pdf].

4 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « Floraison d’algues toxiques dans l’estuaire du Saint-Laurent : conclusions des experts ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/media/back-fiche/2008/algae-algues-fra.htm]. Page consultée le 15 mai 2013.

5 – WEISE, A. M., M. LEVASSEUR, F. J. SAUCIER, S. SENNEVILLE, E. BONNEAU, S. ROY, G. SAUVÉ, S. MICHAUD et J. FAUCHOT. 2002. « The link between precipitation, river runoff, and blooms of the toxic dinoflagellate Alexandrium tamarense in the St. Lawrence ». Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, vol. 59, no 3, p. 464‑473.

6 – PLAN SAINT-LAURENT. 2009. « L’estuaire retient son souffle ». [En ligne]. [http://www.planstlaurent.qc.ca/archives/articles/2009/1_20090226_hypox_f.html]. Page consultée le 5 décembre 2012.

7 – QUÉBEC OCÉAN. 2011. Le Saint-Laurent manque d’oxygène. Université Laval, Groupe interinstitutionnel de recherches océanographiques du Québec, 2 p. [En ligne]. [http://www.quebec-ocean.ulaval.ca/pdf_xls_files/Fiche2.pdf].

8 – GILBERT, D., D. CHABOT, P. ARCHAMBAULT, B. RONDEAU et S. HÉBERT. 2007. « Appauvrissement en oxygène dans les eaux profondes du Saint-Laurent marin : causes possibles et impacts écologiques ». Le naturaliste canadien, vol. 131, no 1, p. 67‑75. [En ligne]. [http://www.provancher.qc.ca/upload/file/131_1%20p%2067-75(1).pdf].

9 – BENOÎT, H. P., J. A. GAGNÉ, C. SAVENKOFF, P. OUELLET et M.‑N. BOURRASSA (éd.). 2012. Rapport sur l’état des océans pour la zone de gestion intégrée du golfe du Saint-Laurent (GIGSL). Pêches et Océans Canada, Rapport manuscrit canadien des sciences halieutiques et aquatiques 2986, 79 p. [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/Library/346696.pdf].

10 – GILBERT, D., B. SUNDBY, C. GOBEIL, A. MUCCI et G.‑H. TREMBLAY. 2005. « A seventy-two-year record of diminishing deep-water oxygen in the St. Lawrence estuary: The northwest Atlantic connection ». Limnology and Oceanography, vol. 50, no 5, p. 1654‑1666. [En ligne]. [http://gizmo.geotop.uqam.ca/mucciA/Gilbert_et_al_LO_2005.pdf].

11 – WETZEL, R. G. 2001. Limnology: Lake and River Ecosystems, Third Edition. Academic Press, Londres, 1006 p.

12 – BOURGAULT, D., F. CYR, P. S. GALBRAITH et E. PELLETIER. 2012. « Relative importance of pelagic and sediment respiration in causing hypoxia in a deep estuary ». Journal of Geophysical Research, vol. 117, C08033, 13 p.

13 – THIBODEAU, B., A. DE VERNAL et A. MUCCI. 2006. « Recent eutrophication and consequent hypoxia in the bottom waters of the Lower St. Lawrence Estuary: Microapaleontological and geochemical evidence ». Marine Geology, vol. 231, no 1‑4, p. 37‑50. [En ligne]. [http://www.geotop.ca/pdf/devernalA/Thibodeau_et_al_MG_2006.pdf].

14 – PÊCHES ET OCÉANS CANADA. « Les zones mortes vont-elles s’étendre dans le fleuve Saint-Laurent? ». [En ligne]. [http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/publications/article/2005/01-12-2005-fra.htm]. Page consultée le 14 février 2014.

15 – SABINE, C. L., R. A. FEELY, N. GRUBER, R. M. KEY, K. LEE, J. L. BULLISTER, R. WANNIKHOF, C. S. WONG, D. W. R. WALLACE, B. TILBROOK, F. J. MILLERO, T.‑H. PENG, A. KOZYR, T. ONO et A. F. RIOS. 2004. « The Oceanic Sink for Anthropogenic CO2 ». Science, vol. 305, no 5682, p. 367‑371.

 En savoir plus

Le groupe interinstitutionnel de recherches océanographiques du Québec (Québec OCÉAN) : http://www.quebec-ocean.ulaval.ca/fiches.php

Répercussions des nouveaux enjeux climatiques : http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/oceanography-oceanographie/impacts/index-fra.html